[发明专利]磁性能优良的无取向电工钢板及其制法

说明书

本发明涉及用于电动机、发电机、小型变压器以及稳压器等电气设备的铁芯的无取向电工钢板及其制造方法，更具体地说，是涉及铁损低、磁通密度和导磁率高的无取向电工钢板及其制造方法。

无取向电工钢板一般按Si含量来划分产品的等级。当Si的含量在1％(重量)以下时用作低级材料，在1-2％(重量)时用作中级材料，超过2％(重量)时则用作高级材料。这样分类使用是因为，Si的加入量越多，铁损就越低。但是，随着Si含量的增高，磁通密度或导磁率将相应减小。所谓磁性能良好是指铁损低、磁通密度和导磁率高。Si是硬化元素，在生产工艺过程中对于轧制性能或者在需要加工时对于冲压性能具有不利影响，为了限制这种不利影响，最好采用尽可能降低铁损的方法。因此，有必要研制一种Si的含量较低、同时具有低的铁损以及高的磁通密度和导磁率的无取向电工钢板。

无取向电工钢板的铁损主要分为磁滞损耗(Hysterisis loss)和涡流损耗(Eddy Current loss)。在铁损中，涡流损耗取决于产品的化学成分和厚度以及频率，对于普通的用途来说，频率为60Hz左右，磁滞损耗占50％以上。不过，在用于频率较高的特殊用途时，涡流损耗要大于磁滞损耗。为了减少涡流损耗，在化学成分中可以多加Si、Al等负电阻效应高的元素，或者减小最终产品的厚度。不过，至关重要的是，在化学成分、厚度及频率等条件相同的情况下减少磁滞损耗以降低铁损。磁滞损耗与晶粒大小成反比，因此，必须尽可能使晶粒长大。另外，顺便说一下，在钢板产品的表面上均匀地形成的(110)面或(200)面，通过使(110)[U₁V₁W₁]或{200}[U₂V₂W₂]形式的织构发达，可以降低铁损并同时提高磁通密度和导磁率，磁性能通常不是与晶粒大小成正比地提高的。但是，如果(110)面或(200)面的织构充分形成、晶粒长大，磁性能就会提高。

在织构中，通过使(110)面或(200)面充分发达，并减少对磁性不利的(111)面织构的形成，可以提高磁性能。作为使晶粒长大的方法，有调整成分法或者炼制净化钢的方法。另外，通过使细小的析出物长大变粗，可以容易地使最终产品的晶粒长大。此外，有利于提高磁性能的织构，使钢洁净化也是所希望的，通过添加可以控制组织的特殊元素来抑制降低磁性能提高程度的(111)面等织构的方法是行不通的。

上述无取向电工钢板的制造方法，可以分为完全生产工艺(Fully Process)和不完全生产工艺(Semi-Process)。将板坯加热后进行热轧，经过热轧的钢板进行退火，然后酸洗，完全生产工艺是在热轧板酸洗后进行冷轧，然后在需要时进行加工的工艺，而不完全生产工艺则是在热轧板酸洗后进行冷轧、中间退火，然后，一般是15％以下的光整冷轧(Skinpass rolling或Temperingrolling)，再在需要时进行加工、消除应力退火。在完全生产工艺材料的情况下，冷轧时采用进行一次冷轧、中间退火，再进行二次冷轧的二段冷轧法，但在二次冷轧后由于要进行高温退火，因此这也可以看作是完全生产工艺。另外，在采用不完全生产工艺制造无取向电工钢板的情况下，由于是经过光整冷轧的产品。因此，当需要时进行加工之后，必须进行消除应力退火。这种消除应力退火的目的，一方面是要使晶粒长大，同时也为了消除加工时产生的应力。采用完全生产工艺制造的无取向电工钢板，在需要加工时，或多或少要产生加工应力，在高温退火时可以除去残留下来的残余应力，因此，需要时应进行消除应力退火，退火时可以提高产品的磁性能。